A T T I
DELLA
SOCIETÀ TOSCANA
DI
SCIENZE NATURALI
RESIDENTE IN PISA
MEMORIE - SERIE B VOL. LXXXIV· ANNO 1977
ARTI GRAFICHE PACINI MARIOTTI • PISA· 1977
INDICE
INNOCENTI A. M., BrrONTI B. - Età del seme e variazioni nel rapporto isto- ni/DNA in meristemi quiescenti di T,riticum durum cv. Cappelli . Pago MARCHIORI S., TORNADORE MARCHIORI N. - Lineamenti vegetazionali del Monte
Pelato - Castig!ioncello (Livorno)
DEL PRETE C. - Contribut.i alla conoscenza delle orchidaceae d'Italia. II - Il genere Cephalanthera Richard in Toscana .
SCRUGLI A. - Narcissus papyraccus Ker-Gawl. (Amaryllidaceae) in Sarde- gna. Analisi cariologica e considerazioni sul S:'10 indigenato nell'isola . BOCCHIERI E. -Parapholis incurva (L.) C. E. Hubbard (Gramineae): prime
indagini sulla ecologia della germinazione .
MONTI G. - Macromiceti apuani. I: le raccolte tra Canevara e Santa Croce
» 7
» 17
» 35
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(Massa) . 59
DEL PRETE C., TOMASELLI M., GIOVANNINI A. Il paesaggio vegetale della conca del Lago Torbido e del Lago Turchino al Monte Rondinaio (Appennino lucchese-modenese). I contributo.
BALSAMO M. - Prime ricerche sui Gastrotrichi dulciacquicoli italiani ROMÈ A., TOMEI P. E. - Il Cuculo dal ciuffo - Clamator glandarius (L.)
in Toscana .
GANDOLFI G., MARSHALEK M. T., TONGIORGI P. - Un ghiozzo nuovo per le coste
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87
» 151
italiane: Millerigobius maorocephalus (Kolombatovié) (Pisces, Gobiidae) 161 AMBROSI A. C., FORMICOLA V. - Resti eneolitici della Tana della Volpe
(Equi Terme) .
BORGOGNINI TARLI S. M., LA GIOIA C. - Studio antropologico di un gruppo di scheletri di età romana (I a.C.-I d.C.) rinvenuti nella necropoli di Collelongo (L'Aquila, Abruzzo)
Elenco dei Soci per l'anno 1977 .
Norme per la stampa di note e memorie sugli Atti della Società Toscana di Scienze Naturali
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Atti Soc. Tosc. Sci. Nat., Mem., Serie B, 84 (1977) pagg. 1-6, f. 1.
A. M. INNOCENTI, B. BITONTI (*)
ETA' DEL SEME E VARIAZIONI NEL RAPPORTO ISTONI/DNA IN MERISTEMI QUIESCENTI DI TRITICUM DURUM
cv. CAPPELLI
Riassunto - In relazione alla diversa risposta alla germinazione di semi di età diversa è stato saggiato il rapporto istoni/DNA nelle popolazioni presintetiche di meristemi quiescenti di Triticum durum in cariossidi postmature di un anno, che germinano al 100% entro 72h, ed in cariossidi vecchie di quattro anni che non ger- minano più. L'analisi è stata condotta solo su cellule con contenuto in DNA/nucleo 2C e minor volume cellulare e nucleare, perfettamente isodiametriche. Dai dati raccolti appare evidente che il rapporto istoni/DNA è più elevato nelle popolazioni nucleari presintetiche di meristemi radicali vecchi che nelle stesse popolazioni ap- partenenti a meristemi giovani. Inoltre tale rapporto presenta nei meristemi radicali di semi vecchi una maggiore eterogeneità.
Summary - Cytophotometric analysis of nuclear DNA and histones conten1 were carried out in Triticum durum resting meristems of different age. It was shown that the nuclei in the presinthetic phase of nuclear cycle, alI having 2C DNA content, display different amount of fast-green stainable histones both in aged and in young caryopses. As to histones / DNA ratio, the collected data indicate that the ratio is higher in old resting meristems which do not germinate any more than in young resting meristems. Besides the histones / DNA ratio appears more heterogeneous in old meristems. The possible signi,ficance of the quantitative varia- tions in histones content is discussed.
Le cariossidi di Triticum durum, come del resto la mag- gior parte dei semi, manifestano diff·erenti capacità di germina- zione se saggiate a diversa età. In particolare semi più vecchi ger- minano in percentuali inferiori e dopo tempi più lunghi dalla mes- sa in germinazione, finché non perdono definitivamente tale ca- pacità. Durante la quiescenza devono perciò avv,enire cambiamen-
('~) Dipartimento di Ecologia dell'Università della Calabria, Arcavacata di Rende
(Cosenza).
2 INNOCENTI A. M. - BITONTI B.
ti metabolici che influenzano la risposta dei tessuti meristematici.
Nell'intento di chiarire alcuni aspetti citologici di questa diver- sità di risposta, ci siamo posti il problema di analizzare popola- zoni di cellule meristematiche quiescenti in momenti diversi della vita del seme.
Data la variabilità esistente nell'ambito delle cellule meriste- matiche, per confrontare popolazioni corrispondenti di età diverse abbiamo preso in esame esclusivamente cellule con contenuto in DNA/nucleo 2C e fra queste le cellule a minor volume cellulare e nucleare, perfettam,ente isodiarnetriche.
Poiché, come è riportato in letteratura, sono riscontrabili cam- biamenti nel contenuto in istoni nucleari colorabili al fast-green sia considerando stadi funzionali diversi delle cellule (DWIVEDI e NAYLOR, 1968; GIFFORD e TEPPER, 1962; CORSI ed AVANZI, 1970) che considerando l'attività genetica della cromatina (HUANG and BON- NER, 1962; BERLOWITZ, 1965; RUCH and ROSSELET, 1970); abbiamo pensato di saggiare il rapporto istoni / DNA nelle popolazioni pre- sintetiche di m,eristemi quiescenti di Triticum durum in cariossidi post mature di un anno che germinano al 100% -ed in cariossidi vecchie di quattro anni che non germinano più.
Cariossidi di Triticum durum cv. Cappelli in un anno e di quat- tro anni di età sono state fissate in formalina neutra al 10% e la- vate tutta la notte. Allo scopo di garantire il più possibile le stesse condizioni di confronto sono stati eseguiti, su ogni singolo vetrino portaoggetti sia uno striscio di meristema radicale di Triticum di un anno che uno striscio di meristema radicale di quattro anni, ben separati l'uno dall'altro.
Entrambi gli strisci di ogni vetrino sono stati colorati con il metodo Feulgen, sostituendo acido Tricloroacetico IN (TCA) al- l'acido cloridrico IN (HCl) sia nell'idrolisi di 20 minuti che nel reat- tivo di Schiff. Dopo tre passaggi in anidride solforosa S02 e disi- dratazione, i vetrini sono stati montati in balsamo del Canada. Le misure citofotometriche del contenuto in DNA dei singoli nuclei sono state effettuate a 565 !-lm seguendo le procedure di Mc LEISH e SUNDERLAND (1961). Dopo estrazione del DNA i nuclei sono stati colorati con Fast-green alcalino a pH 8.1 e misurati a 635 !-lm, se- condo il metodo di ALFERT e GESCHWIND (1953) modificato da BLOCH e GODMAN (1954). La doppia determinazione è stata r,esa possibile mappando i nuclei su fotografie.
In ciascun individuo esaminato sono stati misurati 20 nuclei
ETÀ DEL SEME E VARIAZIONI NEL RAPPORTO ISTONI/ONA, ECC. 3
del meristema radicale di seme giovane di un anno di età e 20 nu- clei del meristema radicale del seme vecchio di quattro anni. Le misure sono state ripetute in 6 individui diversi.
RISULTATI E CONCLUSIONI
Nella Fig. 1 sono rappresentati gli istogrammi del rapporto istoni / DNA in meristemi radicali di cariossidi di Triticum durum vecchie e non più germinanti (istogramma nero) ed in meristemi radicali di cariossidi di Triticum durum giovani in condizioni otti- mali di germinabilità (100% di germinanti entro 72 h dalla messa in germinazione) in tre ripetizioni successive a, b e c.
Appare evidente che il rapporto istonijDNA è più elevato nel- le popolazioni nucleari presintetiche di meristemi radicali vecchi rispetto al rapporto delle stess,e popolazioni appartenenti a meri- sterni giovani.
Ciò è riscontrabile in ciascuna delle tre ripetizioni: a, b e c.
Se poi consideriamo l'andamento del rapporto istonijDNA nell'am- bito di ciascuna ripetizione, sembra abbastanza chiaro che nel me- ristema vecchio vi è un rapporto più eterogeneo rispetto al meri- stema giovane.
Dunque nel seme che ha una pronta risposta alla germinazione tutti i nuclei presintetici del meristema si trovano in condizioni si- mili per quanto riguarda il rapporto istoni/DNA, mentre, invece, durante l'invecchiamento non tutti i nuclei avrebbero modificato le .loro condizioni in ugual misura rispetto al parametro da noi con- siderato.
Dato che gli istoni associati al DNA ne inibiscono l'attività di trascrizione (FRENSTER et al., 1963; HUANG and BaNNER, 1962; BILLEN
and HNILICA, 1964) la minore risposta o l'assenza di risposta alla germinazione potr,ebbe essere influenzata da una maggiore quantità di istoni nucleari associati al DNA.
Un'altra osservazione da tenere presente è che il volume nu- cleare nelle popolazioni presintetiche dei meristemi radicali dei se- mi vecchi è del 13% inferiore rispetto al volume nucleare delle po- polazionipresintetiche dei meristemi radicali dei semi giovani.
Questo si potrebbe spiegare sia perché gli istoni sono responsabili della contrazione della cromatina (MIRSKY et al., 1968), sia perché i nuclei in posizione presintetica del ciclo mitotico potrebbero con-
20
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0,50
meristema 2ç giovane meristema 2C vecchio
0,75
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1,25
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1,25
c:::::::J
-
Fig. 1 - Frequenze del rapporto istonijDNA in popolazioni nucleari 2e di meristemi radicali di cariossidi di Triticum durum di un anno (istogramma chiaro) e di quattro anni (istogramma scuro).
ETÀ DEL SEME E VARIAZIONI NEL RAPPORTO ISTONI/DNA, ECC. 5
tenere, nei meristemi giovani, più proteine acide, dato che sembra- no influire di più sull'aumento del volume nucleare (ALFERT, 1958).
Lo studio del rapporto istonijDNA ne ne due popolazioni pre- sintetiche di meristemi quiescenti di Triticum durum ci dà comun- que solo un parziale aspetto di quello che è il complesso quadro
dell'invecchiamento. Ci stimola comunque a porr'e alcuni pro- blemi:
i) Se in effetti l'alto contenuto in istoni per nucleo nel meristema già vecchio sia la causa o piuttosto il risultato dell'invecchia- mento;
ii) Se i nuclei che si trovano in fase post-sintetica del ciclo mi- totico o Gz subiscono negli anni analoghi cambiamenti.
Per quanto riguarda il secondo punto appar'e abbastanza ve- rosimile che i nuclei Gz possono avere modelli di invecchiamento caratteristici dato che presentano comportamento diverso dai nu- clei G1 nella loro quiescenza (AVANZI et al., 1963).
BIBLIOGRAFIA
ALFERT M. (1958) - Variation in cytochemical properties of cell nuclei. Exp. CelI.
Res., SuppI., 6, 227-235.
ALFERT M., GESCHWIND I. I. (1953) - A selective staining method for the basic pro- teins of cell nuclei. Proc. Nat. Acad. Sci., 29, 991-999.
AVANZI S., BRUNORI A., D'AMATO F., NUTI RONCHI V., SCARASCIA MUGNOZZA G. T. (1963) - Occurrence of 2C (G1) and 4C (Gz) nuclei in radicle mer,istems of dry seeds in Triticum durum Desf. Its implications in studies on chromosome breakage and developmental processo Caryologia, 16, 553-558.
BERLOWITZ L. (1965) - Analysis of histone in situ in developmentally inactivated chromatin. Proc. Nat. Acad. Sci., 54, 476-480.
BILLEN P., HNILLIcA L. S. (1964) - Inhibition of DNA synthesis by histones. The nucleohistones. Ed. Bonner J. and Ts'o P., San Francisco.
BLOCH D. P., GODMAN G. C. (1954) - A microspectrophotometric study of DNA and basic proteins of the nucleus in the mitotic cycle. J. Histochem. Cytochem., 2, 455.
CORSI G., AVANZI S. (1970) - Cytochemical analyses on cellular differentiation in the root tip of Allium cepa. Caryologia, 23, 381-394.
DWIvEDI R. S., NAYLOR J. M. (1968) - Influence of apical dominance on the nuclear proteins in cells of the lateral bud meristem in Tradescantia paludosa. Canad.
J. Bot., 46, 289-298.
FRENSTER J. H., ALLFREY V. G., MIRSKY A. E. (1963) - Repressed and active chromatin isolated from interphase lymphocytes. Proc. Nat. Acad. Sci., 50, 1026-1032.
6 INNOCENTI A. M. - BITONTI B.
GIFFORD E. M., TEPPER H. B. (1962) - Histochemical and autoradiographic studies of floral induction in Chenopodium album. Amer. J. Bot., 49, 706-714.
HUANG R. C., BONNER J. (1962) - Histone, a suppressor of chromosomal RNA syn- thesis. Proc. Nat. Acad. Sci., 48, 1216-1222.
Mc LEISH J., SUNDERLAND N. (1961) - Nuc1eic acid content and concentration in root cells of higher plants. Exp. CelI. Res., 24, 541-554.
MIRSKY A. E., BURDICK C. J., DAVIDSON E. H., LITTAU V. C. (1968) - The role of lysinerich histone in the maintenance of chromatin structure in metaphase chromosomes.
Proc. Nat. Acad. Sci. Biochemistry, 61 (2).
RUCH F., ROSSELET A. (1970) - A cytological study of euchromatin and heterochromatin in roots of Rhoeo discolor. Exp. CelI. Res., 62, 219-227.
(ms. preso il 6 marzo 1977; ult. bozze il 15 settembre 1977).
